JP2007139384A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】庫内に比較的小容量の温度切替室を有し、その仕切断熱壁に使用する真空断熱パネルの熱伝導率を可変にすることにより、仕切断熱壁厚の減少をはかって容積効率を向上し、効率的な断熱性能やヒーターの使用削減によって消費電力量を少なくした冷蔵庫を提供する。
【解決手段】室内を少なくとも冷凍温度帯から冷蔵温度帯までの複数の冷却温度帯に切替え可能な温度切替室７を設けた冷蔵庫において、前記温度切替室と他の貯蔵室５、８、10との仕切壁６、９、14の一部に真空断熱パネル15を配設し、この真空断熱パネルの内圧を可変する装置21、22を設けたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷蔵庫に係り、特に、真空断熱パネルを温度切替室周壁の断熱材とした冷蔵庫に関する。

従来、冷蔵庫における断熱キャビネットの断熱材としては、熱伝導率が低く、発泡充填によりキャビネットを構成する外箱や内箱と一体化して剛性を有するポリウレタンフォームを使用することが主流であったが、近年、冷蔵庫キャビネットの断熱性能をさらに向上させて熱漏洩を防ぐことで消費電力量を低減させたり、あるいは断熱壁厚を薄くして冷蔵庫としての容積効率の向上をはかるため、断熱材としての真空断熱パネルが一部で実用化されている。

冷蔵庫への採用例として、図７に基本構成を示す真空断熱パネル（55）は、材料コストを抑え、排気や真空度の維持を容易にするとともに長期信頼性を得る１〜１００Ｐａ程度の比較的高い内部圧力で機能させるため、微小空間を形成して大気圧下で形態を保持することができる連通気泡構造の樹脂フォームや無機質の微粉末、繊維をコア材（56）に用いて、このコア材（56）を合成樹脂フィルムとアルミニウム箔をラミネートしたガスバリア容器（57）で覆い、容器（57）内を真空引きした後、開口をヒートシール（57ａ）して密封する構成が採用されている。特に、繊維径が数μｍ以下の極細のグラスウールをコア材（56）とした真空断熱パネルは、２ｍＷ／ｍｋ以下の低い熱伝導率が実現できるので好適に用いられてきた。

冷蔵庫への搭載構造は、大形の平面状パネルをキャビネットの側面、背面、天井面など断熱空間に取り付け、対向壁面との空いた間隙にウレタンフォームなどの発泡断熱材を充填する方法が用いられている。しかしながら、前記側面などの大きな平面以外への配置は、個々の形状に合わせた小形パネルでの分割配設となり、真空断熱パネルとしての被覆率が低下するだけでなく、パネル端面におけるヒートブリッジの影響が大きくなり、全体としての断熱効果が大きく目減りしてしまう問題があった。

また、冷蔵庫は平均的に１０年以上の製品寿命を有していることから、コア材（56）から発生するアウトガス、およびガスバリア容器（57）のシール面や表面から内部に侵入する透過ガスによる内圧上昇で経時劣化することを抑えて真空度を維持し、真空断熱パネル（55）の性能を長期に亙って維持させるために、ガスバリア容器（57）の性能改善とともに、チタン、マグネシウムなどの金属やバリウムなどの合金、ゼオライトなどの酸化物、活性炭などからなり、水分、酸素、窒素等の空気成分、水素などのガスを吸着するゲッター剤（60）を採用することによる侵入ガスや内部発生ガスの除去が一般におこなわれており、特許文献１には、ゲッターの連続再生手段による内圧の維持方法が示されている。

一方、真空断熱パネルの経時安定性を確保するため、パネル内部の圧力の上昇を検出し、真空ポンプの運転により排気して内圧を所定値以下に保持することも考えられている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００１−１３２８９２号公報 特公平４−５９５５１号公報

上述のように、これまで、真空断熱パネルを効果的に冷蔵庫壁面に配設する方法や経時安定性を確保する方法が種々提案されているが、近年冷却貯蔵室内を効果的に使用するため、独立区画した貯蔵室のひとつを種々の冷却温度帯に設定できる温度切替室を設けた冷蔵庫が商品化されている。

前記冷蔵庫においては、温度切替室の設定温度が冷凍温度から冷蔵温度まで切り替え可能に構成され、さらにはヒーター加熱することで、比較的高温の保温庫として使用するケースもあり、且つ、温度の切替えは使用者が任意に設定するものであることから、温度切替室を構成する周囲の仕切壁の断熱厚は、最大の温度差を考慮した断熱性能を有する厚みに設定する必要があった。

そして、温度切替室が複数になると最大断熱厚とした仕切壁が増加することになり、冷蔵庫外形に対する容積効率が大きく低下する欠点があるとともに、各室の温度制御が複雑になるために、室内へ供給する冷気の温度や風量をダンパー開閉のみで適正に制御することが困難となり、室内温度補償用のヒーターを低壁面などに配設する必要を生じるものであった。

本発明は上記点を考慮してなされたものであり、庫内に比較的小容量の温度切替室を有し、その仕切断熱壁に使用する真空断熱パネルの熱伝導率を可変にすることにより、仕切断熱壁厚の減少をはかって容積効率を向上し、効率的な断熱性能やヒーターの使用削減によって消費電力量を少なくした冷蔵庫を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、室内を少なくとも冷凍温度帯から冷蔵温度帯までの複数の冷却温度帯に切替え可能な温度切替室を設けた冷蔵庫において、前記温度切替室と他の貯蔵室との仕切壁の一部に真空断熱パネルを配設し、この真空断熱パネルの内圧を可変する装置を設けたことを特徴とするものである。

本発明の構成によれば、真空断熱パネルの使用による高い断熱性能によって、温度切替室を形成する周囲壁の断熱厚さを薄肉化して、貯蔵容積効率を向上させることができるとともに、必要に応じて断熱性能を変化させることで、熱リークを逆に切替室内の温度制御に利用することができ、冷え過ぎを防止する加熱ヒーター熱量を削減、あるいは廃止することもでき、消費電力量の低減に寄与することができる。

以下、図面に基づき本発明の１実施形態について説明する。図１は本発明に係る冷蔵庫の縦断面図、図２は同冷蔵庫の扉を省略した正面図であり、外郭を形成する外箱（２）と貯蔵空間を形成する内箱（３）との間隙に、ウレタンフォームなどからなる断熱材（４）を発泡充填した断熱箱体からなる冷蔵庫本体（１）内部の貯蔵空間の上部には収納容量の大きい冷蔵室（５）を配置し、その下方には断熱仕切壁（６）を介して、比較的小容量の温度切替室（７）と製氷室（８）とを左右に断熱区分して併置している。

前記温度切替室（７）製氷室（８）との下方には、前記同様に断熱仕切壁（９）で区画された野菜室（10）を設け、最下部には冷凍室（11）を断熱区画して配置している。

各貯蔵室は、その前面開口部を各々専用の開閉扉で閉塞しており、最上部に配置した最も収納容積の大きい冷蔵室（５）の開口は一側あるいは両側をヒンジで枢支した一枚あるいは観音開き式の扉で回転式で開閉するようにし、冷蔵室下方の温度切替室（７）や製氷室（８）、野菜室（10）および冷凍室（11）は、引き出し扉方式としている周知の構成である。

野菜室（10）の背部空間の形成した冷却器室には冷蔵用の冷却器（12）および冷凍用冷却器（13）を前後に重ね合わせて設置しており、それぞれ専用のファンによって前記各貯蔵室を所定の温度に冷却している。

温度切替室（７）については、室内の空気温度を検知するセンサーの検出値によって冷凍サイクルの運転および冷気吹出口に設けられたダンパーを開閉制御し、任意に設定された温度仕様に基づいて導入冷気量を調節し、断熱された室内を、−１８℃以下の冷凍温度から−８℃程度の弱冷凍温度、−３℃の部分凍結温度、約０℃のチルド温度、２℃程度の冷蔵温度、５℃の野菜保存温度、さらには約８℃のワイン保存温度まで切り替えて所定の設定室温になるよう制御する。

そして、前記温度切替室（７）の周囲における製氷室（８）との間を仕切る断熱壁（14）や前記上下の貯蔵室との間を仕切る断熱仕切壁（６）（９）には、真空断熱パネル（15）を配設している。この真空断熱パネル（15）は、ガスバリア容器をステンレスシートで形成するとともに、コア材を極細のグラスウールとしたものであり、パネル形状をコ字状にして、前記仕切壁部に設置している。

前記真空断熱パネル（15）は、その形状を図３により、模式的に示すように、繊維径が数μｍ以下の極細のガラス繊維の綿状物であるグラスウールを、バインダーを使用せずにマット状に形成してコア材（16）としている。

このコア材（16）を収納するガスバリア容器（17）は、厚さが３０〜１００μｍ程度のステンレスシートをあらかじめ絞り加工して周縁に鍔部（18ａ）を有する底の浅い皿状に形成し、これをプレス成形して温度切替室（７）の周囲形状に合わせたほぼコ字状に形成した容器（18）と、このコ字状の容器（18）の開口面の鍔部（18ａ）に合致して容器部の開口を閉塞する形状に折曲成形したステンレスシートによる蓋体（19）とから構成されたものである。

前記ガスバリア容器（17）をほぼコ字状に一体に形成したのは、従来の分割された小片パネル構成に比して、全断熱面積に対する真空断熱パネルの被覆率を向上でき、且つ、パネル端面を介してのヒートブリッジの発生箇所を少なくして熱漏洩を大幅に抑制するためであり、形状としてはコ字状に限らずＬ字状でもよく、１０〜１２ｍｍ厚程度の薄いパネルを配設することで断熱効果を良好に保持する効果が得られる。

そして、前記容器（18）内にプレス成形でマット状に形成したグラスウールのコア材（16）を押し込んで収納した後、コア材から発生するアウトガスや内部に侵入する透過ガスなどによる経時劣化を抑えて水分やガスを吸着するゲッター剤（20）を封入するとともに、内部を真空排気し、さらに、前記皿状容器の鍔部（18ａ）と蓋体（19）の周縁とを当接させて閉塞し、溶接、あるいは鑞付けにより容器の内部空間を密封結合することで容器内部を真空減圧状態に保持した断熱パネル（15）を形成する。

以上のように構成した真空断熱パネル（５）は、温度切替室（７）を形成する仕切壁（６）（９）（14）の内面に、ホットメルト接着剤や両面テープで所定位置に貼り付けて保持するものであり、取り付け後の真空断熱パネル（15）と対向する各仕切壁（６）（９）（14）内面との空隙には、前記外箱（２）と内箱（３）との間隙に現場発泡方式により注入されたポリウレタンフォーム断熱材（４）の原液の一部が流入し、本体外壁内と同様に発泡して充填固化することで真空断熱パネル（15）を各仕切壁（６）（９）（14）内に埋設固定し、本体側と一体化するものである。

しかして、前記真空断熱パネル（15）には、温度切替室（７）の背面の一部、あるいは機械室に設置された真空ポンプ（21）とリーク用バルブ（22）とが接続されており、家庭における冷蔵庫使用者の操作で切り替えられた温度切替室（７）の設定温度に対応して、この真空断熱パネル（15）の内圧を可変するようにしている。

すなわち、使用者が温度切替室（７）の仕様を変更すべく、扉表面などに設置した制御パネルを操作した際に、あらかじめ設定した各温度仕様毎の真空ポンプ（21）の運転時間やリーク用バルブ（22）の開弁時間などにより、真空断熱パネル（15）の内圧を制御するものであり、温度切替室（７）は、その設定温度に応じて周囲断熱壁の熱伝導率（λ）が変化する。

具体的には、温度切替室（７）を冷凍室温のような低温度仕様にして使用する場合は、上方の冷蔵室（５）や下方の野菜室（10）のような比較的高温の貯蔵室内との温度差がきわめて大きくなってより高い断熱性能が必要となることから、前記真空ポンプ（21）を駆動して真空断熱パネル（15）内部の空気を吸引し、１０Ｐａ以下の低圧力に保持するようにするものである。

このとき、真空断熱パネル（15）のコア材（16）の内圧と熱伝導率との関係を表した図４中のＡ部に示すように、前記１０Ｐａ以下の圧力領域に保持した場合は、その熱伝導率は０．００６Ｗ／ｍ・Ｋ以下となり、特に、冷凍仕様の場合は、真空排気することによって真空断熱パネル本来の０．００２Ｗ／ｍ・Ｋレベルに維持するものであり、低い熱伝導率によって大きな温度差に対する高い断熱性能を得ることができる。したがって、熱漏洩の遮断効果が大きいことから、室内を容易に冷凍温度に保持することができるとともに、冷却運転への負荷も小さくなり、消費電力量を少なくすることができる。

また、温度切替室（７）を、冷蔵室温のような比較的高温仕様の室に設定した場合は、リーク用バルブ（22）を緩めて外気を入れ、真空断熱パネル（15）の内圧を約１０００Ｐａ以上になるように制御する。前記のように温度切替室（７）が高温仕様のときは、上方の冷蔵室（５）および下方の野菜室（10）はともに温度切替室（７）と同様の温度帯であることから仕切壁（６）（９）の断熱性能はほとんど必要としないものであり、内圧を上げることによって、図４中のＢ部のように、０．０２０〜０．０３５Ｗ／ｍ・Ｋ程度の熱伝導率にするものである。

実際の圧力変化としては、数Ｐａから完全リークとなる大気圧まで変化させるのではなく、さらに、温度を切り替えて冷蔵から冷凍仕様にするために再び真空排気する際のことも考慮し、熱伝導率がほぼ一定となる１００００Ｐａ程度までの幅で充分である。

上記において、冷蔵室、あるいは野菜室温度仕様とした温度切替室（７）内は、高い熱伝導率によって上下の室（５）（10）からの熱漏洩で間接的にも冷却することができることから、熱漏洩の逆利用により冷却運転の負荷が少なく効率的におこなうことができるとともに、間接冷却により切替室（７）内を高湿の雰囲気に保持できる効果も奏する。

また、冷凍仕様から冷蔵仕様への切り替え時に温度切替室（７）自体の断熱性能が高過ぎた場合は、容易に室内温度が冷凍温度から冷蔵温度まで上昇しないものであり、速やかな温度切り替えをおこなうために従来は、室の底壁などにヒーターなどの加熱体を設け、この発熱により強制的に温度上昇させたり、ヒーターへの加熱により冷え過ぎを防いで設定温度を維持していたが、本発明構成によれば、発熱体の配設や制御をおこなう必要がなく、加熱ヒーター熱量を削減、あるいは廃止でき、冷凍装置の負荷を低減して省電力化できるものである。

また、図２と同一部分に同一符号を付した図５に示すように、前記実施例における温度切替室（７）の下方に配置した野菜室（10）部分を第２の温度切替室（23）として配置したような場合は、その下方に位置させた冷凍室（11）との温度差が大きくなることを考慮して、両室（23）（11）間の仕切壁（24）に前記同様の真空断熱パネル（25）を配設し、この第２の切替室（23）を冷凍仕様で使用する場合は、パネル（25）の内圧を約１０００Ｐａ以上に高くし、冷蔵仕様にした場合は、真空断熱パネル本来の０．００２Ｗ／ｍ・Ｋレベルに熱伝導率に維持し、低い熱伝導率によって大きな温度差に対する高い断熱性能を得るようにする。

なお、上記各実施例において、温度切替室（７）（23）内を冷凍仕様で継続使用する場合は、真空断熱パネル（15）（25）の経時変化を抑えて前記低熱伝導率を維持するため、所定時間、例えば１週間毎に１回程度真空ポンプ（21）（21′）を駆動してパネル内圧を維持するように制御するものである。また、真空ポンプ（21）（21′）は、温度切替室（７）（23）内を仕様切り替えにより温度変化させるには、数１０分から１時間の冷却動作時間を要するため、上記時間内に内圧を減じることができる仕様のものであればよい。

また、図６に示すように、真空断熱パネル（35）のガスバリア容器（37）を合成樹脂製の枠体（37ａ）で形成し、この枠体（37ａ）に沿って合成樹脂と金属箔からなるラミネートフィルム（37ｂ）をヒートシールで取り付けることにより形成し、バリア容器（37）の内部に枠体（37ａ）の一方に形成した開口を介して前記同様のコア材（36）を圧縮して詰め込んだ後、前記開口をヒートシールして気密にするとともに、内部を真空排気して形成するようにしてもよい。

このように構成すると、あらかじめ形成した剛性のある枠体（37ａ）の端縁に沿ってラミネートフィルム（37ｂ）を貼り付けるだけでバリア容器（37）が得られるので、コア材（36）を充填しない状態でも形状が保持でき、平板ではない立体形状のパネル形態を自在に得ることができる。

上記構成によれば、使用者の望むときに、冷却貯蔵品を所定の温度帯で各々の量に応じて収納し冷却保存することができ、状況に応じて希望する貯蔵温度帯の収納容積を拡大できるものであるとともに、真空断熱パネルは、温度切替室の周囲壁面に配設していることから、隣接するそれぞれの貯蔵室との設定温度差による熱影響を受けやすいが、任意に切り替えられる温度切替室の設定温度に応じてその熱伝導率が変化するものであることから、温度切替室内外の大きな温度差による悪影響に対しても充分に熱遮断することができ、貯蔵室内の冷却効率を向上させて消費電力の低減に貢献できるものである。

なお、真空断熱パネル形状は、前記実施例においてはコ字状やＬ字状のような形状としたもので説明したがこれに限らず、平板状の金属パネルで形成して配設してもよいことは言うまでもない。

また、前記各実施例では、温度切替室部以外は真空断熱パネルを使用せず、ポリウレタンフォームを発泡充填することで断熱壁を形成したもので説明したが、断熱キャビネットの両側板や天井面に通常の真空断熱パネルを配設したものに適用してもよい。

本発明は、温度切替室とともにその周囲断熱壁に真空断熱パネルを設けた冷蔵庫に利用することができる。

本発明の１実施形態を示す冷蔵庫の縦断面図である。 図１における冷蔵庫の真空断熱パネルの配設状態を示す正面からの縦断面図である。 図１．２における真空断熱パネルの概略構成を示す断面図である。 真空断熱パネルの内圧と熱伝導率との関係を示すグラフである。 本発明の他の実施例を示す図２と同一部分の断面図である。 真空断熱パネルの他の実施例を示す概略斜視図である。 真空断熱パネルの基本的構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 冷蔵庫本体 ２ 外箱 ３ 内箱
４ 断熱材 ５ 冷蔵室 ６、９、14、24 断熱仕切壁
７ 温度切替室 ８ 製氷室 10 野菜室
15、25、35 真空断熱パネル 16、36 コア材 17、37 ガスバリア容器
18 容器部 19 蓋体 20 ゲッター剤
21 真空ポンプ 22 リーク用バルブ 23 第２の温度切替室

Claims (6)

1. 室内を少なくとも冷凍温度帯から冷蔵温度帯までの複数の冷却温度帯に切替え可能な温度切替室を設けた冷蔵庫において、前記温度切替室と他の貯蔵室との仕切壁の少なくとも一部に真空断熱パネルを配設し、この真空断熱パネルの内圧を可変する装置を設けたことを特徴とする冷蔵庫。
2. 真空断熱パネルに連通するように真空ポンプとリーク用バルブを配置し、温度切替室の設定温度に応じて真空断熱パネルの内圧を変化させたことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
3. 真空ポンプによる真空断熱パネル内の真空排気は、一定時間毎におこなうことを特徴とする請求項２記載の冷蔵庫。
4. 内圧変化による真空断熱パネルの熱伝導率を少なくとも高低２水準設け、熱伝導率の低い範囲は０．００６Ｗ／ｍ・Ｋ以下とし、高い範囲は０．０２０〜０．０４０Ｗ／ｍ・Ｋとしたことを特徴とする請求項１または２記載の冷蔵庫。
5. 真空断熱パネルは、少なくとも水平部と折れ曲がり部との２平面を一体に形成したことを特徴とする請求項１または２記載の冷蔵庫。
6. 温度切替室と他の貯蔵室との仕切壁の少なくとも一部に内圧を可変する真空断熱パネルを配設するとともに、本体外壁内の少なくとも一部には熱伝導率を固定した真空断熱パネルを配し、残余の空間にウレタンフォーム断熱材を発泡充填したことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
   

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